JP2012079460A - Lighting unit using concealment lens sheet and display device equipped with this - Google Patents

Lighting unit using concealment lens sheet and display device equipped with this Download PDF

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Kazuteru Kimura
和輝 木村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To conceal an image of an optical structure provided on a reflection surface of a light guide body and improve luminance in a frontward direction as well.SOLUTION: The lighting unit 3 is provided with a light source 8, a light guide plate 9 with an optical structure mounted on a reflection surface 14, and a concealment lens sheet 10. The concealment lens sheet 10 has a first linear lens 18 of an almost convex-curve-shaped cross-section arrayed on a base material 17. When a displacement of the linear lens 18 toward the array direction from a point where the linear lens 18 contact with the base material is x, a refractive index is n, an angle made by a vertical direction to the incident surface and the incident light is θ, an upper frame line of the first linear lens is f(x), an inclination of tangent of the upper frame line f(x) is φ(x), a light-distribution distribution of the first linear lens to the array direction is g(θ), a negative correlation exists between an inclination density distribution D(ξ) as expressed by a formula (2) using the angle(ξ) as shown by a formula (1) and the light-distribution distribution g(θ).

Description

本発明は、主に照明光路制御に用いられる照明ユニット及びこれを備えた表示装置に関するものである。   The present invention relates to an illumination unit mainly used for illumination optical path control and a display device including the illumination unit.

液晶表示装置(LCD)に代表されるフラットパネルディスプレイは、提供される情報を認識するのに必要な照明装置を内蔵しているタイプが普及している。この照明装置で消費する電力は、液晶表示装置全体で消費する電力の相当部分を占める。従って、所定の輝度を提供するのに必要な照明装置の消費電力を低減することは、液晶表示装置全体の省電力化に寄与することができる。   A flat panel display typified by a liquid crystal display device (LCD) is widely used in which a lighting device necessary for recognizing provided information is incorporated. The power consumed by this lighting device occupies a considerable portion of the power consumed by the entire liquid crystal display device. Therefore, reducing the power consumption of the lighting device necessary to provide a predetermined luminance can contribute to power saving of the entire liquid crystal display device.

ところで、液晶表示装置に使用される照明装置として、主に直下方式とエッジライト方式とが挙げられる。直下方式の照明装置は、光源を多数配置することが可能であるため、大型の(主として20インチ以上の)液晶表示装置に適用されている。一方、エッジライト方式は光源の配置位置が限定されるため、大型の表示装置には適用できず、主としてノート型パソコン、液晶モニター、携帯情報端末等の小型の表示装置に適用されている。
しかし、最近では、照明装置用の光源として冷陰極管に替わってLED(Light Emitting Diode 発光ダイオード)が採用され始めたことにより、低消費電力化が図れ、薄型化の容易なエッジライト方式の照明装置が、20インチ以上の中型または大型の液晶表示装置に採用され始めている。
By the way, as a lighting device used for a liquid crystal display device, there are mainly a direct type and an edge light type. The direct type illumination device can be provided with a large number of light sources, and thus is applied to a large-sized (mainly 20 inches or more) liquid crystal display device. On the other hand, the edge light method is not applicable to a large display device because the arrangement position of the light source is limited, and is mainly applied to a small display device such as a notebook personal computer, a liquid crystal monitor, or a portable information terminal.
Recently, however, LED (Light Emitting Diode Light-Emitting Diode) instead of cold-cathode tubes has begun to be used as the light source for lighting devices. The device has begun to be used in medium-sized or large-sized liquid crystal display devices of 20 inches or more.

一般的に、エッジライト方式は、導光板と呼ばれる透光性の板の端面にのみ光源が配置される構造のため、光源の設置数に限界がある。従って、液晶表示装置が大型になるにつれて表示画面全体を明るくすることが難しくなり、輝度を向上させる光学シートの役割が重要となる。   In general, the edge light system has a structure in which a light source is disposed only on an end surface of a light-transmitting plate called a light guide plate, and therefore, the number of light sources installed is limited. Therefore, it becomes difficult to brighten the entire display screen as the liquid crystal display device becomes larger, and the role of the optical sheet for improving the brightness becomes important.

液晶表示装置の表示画面の輝度を向上させる手段として、下記特許文献1〜3に示されたようなレンズシートが開示されており、その代表として、米国3M社の輝度向上フィルム(Brightness Enhancement Film BEF(登録商標))が広く使用されている。
図14は、液晶表示装置180にBEF185を配設した一例を示す断面模式図である。この液晶表示装置180は、光源182の光出射側にBEF185を配設し、その射出面側に液晶表示パネル184を配設した構成を有している。図15はBEF185の斜視図である。BEF185は、基板186上に断面三角形状をなす柱状の単位プリズム187が一方向に周期的に配列された光学フィルムである。この単位プリズム187は光の波長に比較して大きいサイズ(ピッチ)とされている。
As means for improving the brightness of the display screen of the liquid crystal display device, a lens sheet as disclosed in the following Patent Documents 1 to 3 is disclosed, and a representative example thereof is a brightness enhancement film (Brightness Enhancement Film BEF) manufactured by 3M USA. (Registered trademark)) is widely used.
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing an example in which the BEF 185 is disposed in the liquid crystal display device 180. The liquid crystal display device 180 has a configuration in which a BEF 185 is disposed on the light emission side of the light source 182 and a liquid crystal display panel 184 is disposed on the emission surface side. FIG. 15 is a perspective view of BEF185. The BEF 185 is an optical film in which columnar unit prisms 187 having a triangular cross section are periodically arranged in one direction on a substrate 186. The unit prism 187 has a size (pitch) larger than the wavelength of light.

BEF185は、「軸外(off-axis)」からの光を集光し、この光を視聴者に向けて「軸上(on-axis)」に方向転換(redirect)または「リサイクル(recycle)」することができる。すなわちBEF185は、ディスプレイの使用時(観察時)に、軸外輝度を低下させることによって軸上輝度を増大させることができる。ここで言う「軸上」とは、視聴者の視野方向F’に一致する方向であり、一般的にはディスプレイ画面に対する法線方向側である。   The BEF 185 collects light from “off-axis” and redirects this light “on-axis” or “recycle” toward the viewer. can do. That is, the BEF 185 can increase the on-axis luminance by reducing the off-axis luminance when the display is used (observation). Here, “on the axis” means a direction that coincides with the viewing direction F ′ of the viewer, and is generally on the normal direction side with respect to the display screen.

一方、エッジライト方式の液晶表示装置に使用される導光板は、端面から入射される入射光を効率良く射出面へと導く光反射面が、射出面と対向して設けられていることが一般的である。光反射面は、光源からの入射光のうち直接射出面から射出されない光を導光板内の様々な方向に反射させ、射出面側に向かわせるためのものである。例えば、特許文献4等に記載されたように、白色のドットパターンが印刷されたもの、あるいは、レンズ形状が付与されたもの等、効率よく射出面へと導くために様々な構成を備えた光反射面が提案されている。   On the other hand, a light guide plate used in an edge light type liquid crystal display device is generally provided with a light reflecting surface that efficiently guides incident light incident from the end surface to the exit surface, facing the exit surface. Is. The light reflecting surface is for reflecting light that is not directly emitted from the exit surface, out of incident light from the light source, in various directions in the light guide plate and is directed toward the exit surface side. For example, as described in Patent Document 4 and the like, light having various configurations for efficiently leading to the exit surface, such as a printed white dot pattern or a lens shape. Reflective surfaces have been proposed.

しかし、どのような光反射面であっても、光反射面に形成された白色ドットパターンやレンズ形状などの光学構造物の像が疑似光源として視認されるため、輝度ムラが視認されるという問題があり、その解決手段としても、導光板とレンズシートとの間に、特許文献5に示されるような拡散フィルムを使用する方法が一般的である。   However, no matter what the light reflection surface is, the image of the optical structure such as a white dot pattern or lens shape formed on the light reflection surface is visually recognized as a pseudo light source, and therefore, the problem of uneven brightness is visually recognized. As a means for solving the problem, a method of using a diffusion film as shown in Patent Document 5 is generally used between the light guide plate and the lens sheet.

特公平1−37801号公報Japanese Patent Publication No. 1-378001 特開平6−102506号公報JP-A-6-102506 特表平10−506500号公報Japanese National Patent Publication No. 10-506500 特開2005−293940号公報JP 2005-293940 A 特開2004−295080号公報JP 2004-295080 A

しかしながら、このような光学構造物の像を隠蔽するために用いる拡散フィルムは、集光機能をほとんど有しておらず、正面方向の輝度が不足してしまうという欠点がある。正面方向の十分な輝度を得るためには、BEF185のようなレンズシートを複数枚重ねて配設する必要があるが、そうすると、表示装置の薄型化が図れなくなったり、製造コストが高くなってしまうという問題が生じる。
また、拡散フィルムを用いずにBEF185のようなレンズシートのみで輝度の差によるムラを改善する手段を構成すると、上述の光学構造物を隠蔽することができなかった。
そのため、集光機能を有しながらも光学構造物を隠蔽する光学シートの出現が望まれている。
However, the diffusion film used for concealing the image of such an optical structure does not have a light collecting function and has a drawback that the luminance in the front direction is insufficient. In order to obtain sufficient luminance in the front direction, it is necessary to dispose a plurality of lens sheets such as BEF185, but this makes it impossible to reduce the thickness of the display device or increase the manufacturing cost. The problem arises.
In addition, when a means for improving unevenness due to a difference in luminance is configured using only a lens sheet such as BEF185 without using a diffusion film, the above-described optical structure cannot be concealed.
Therefore, the appearance of an optical sheet that conceals an optical structure while having a light collecting function is desired.

本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、導光体の反射面に設けた光学構造物の像を隠蔽すると共に、正面方向の輝度を向上させる隠蔽レンズシートを備えた照明ユニット及びこの照明ユニットを用いた表示装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described conventional problems, and conceals an image of an optical structure provided on a reflection surface of a light guide, and improves the luminance in the front direction. An object of the present invention is to provide a lighting unit including the display unit and a display device using the lighting unit.

上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明による照明ユニットは、光源と、この光源から射出される光を入射させて観察者側へ射出する第一の射出面と、この第一の射出面に対向し入射光の少なくとも一部を反射させて第一の射出面へ導く光学構造物が配設された反射面とを有する導光体と、導光体の射出面から射出する射出光を入射させる入射面と、入射面に対向し入射光を均一化して射出する第二の射出面とを有する隠蔽レンズシートと、を備えた照明ユニットであって、隠蔽レンズシートは、光透過性の基材と、この基材の第二の射出面側に少なくとも一方向に配列された断面略凸曲線状をなす複数の第一の線状レンズとを有し、第一の線状レンズの基材と接する点から第一の線状レンズの配列方向に対する変位をx、基材の入射面(または導光体の射出面)に垂直な方向と基材の入射面への入射光(または導光体からの射出光の方向)とのなす角をθ、第一の線状レンズの屈折率をnとし、第一の線状レンズの延在方向に垂直な面で切った断面の輪郭をなす上枠線をf(x)、上枠線f(x)の接線の傾き角をφ(x)、導光体からの射出光の第一の線状レンズの配列方向に対する配光分布をg(θ)としたとき、

Figure 2012079460
で表される(1)式の角度ξを用いて、
Figure 2012079460
で表される(2)式の傾き密度分布D(ξ)と配光分布g(θ)との間に、負の相関があることを特徴とする。
本発明による照明ユニットによれば、光源から射出された光が導光体で反射させられて隠蔽レンズシートに入射して、光出射側に設けた複数の第一の線状レンズによって射出する光を観察者側へ立ち上げることができるため、導光体の反射面に光学構造物が設けられていてもその像を線状に拡散させて隠蔽することができる。
しかも、(1)式で表される角度ξ(傾き角φ(x)に含まれる)を用いて、(2)式で表される傾き密度分布D(ξ)と配光分布g(θ)との間に負の相関を持たせたことによって、観察者側から観察したときの光学構造物の像について線状に拡散させた隠蔽を均一に行うと共に、複数の線状レンズが配列されているために光を集光させて正面方向の輝度を向上できる。 In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration.
An illumination unit according to the present invention includes a light source, a first emission surface that emits light emitted from the light source and emits the light toward an observer, and at least a part of incident light that faces the first emission surface. A light guide having a reflecting surface on which an optical structure that reflects and guides to the first exit surface is disposed, an incident surface that makes incident light emitted from the exit surface of the light guide incident, and opposite the entrance surface A concealment lens sheet having a second exit surface for uniformizing and emitting incident light, the concealment lens sheet comprising: a light-transmitting base material; A plurality of first linear lenses having a substantially convex curved section arranged in at least one direction on the exit surface side of the first linear lens from the point of contact with the base material of the first linear lens X is the displacement relative to the lens arrangement direction, and the direction perpendicular to the entrance surface of the substrate (or the exit surface of the light guide) The angle between the incident light on the incident surface of the substrate (or the direction of the light emitted from the light guide) is θ, the refractive index of the first linear lens is n, and the extension of the first linear lens The upper frame line forming the outline of the cross section cut by the plane perpendicular to the current direction is f (x), the inclination angle of the tangent line of the upper frame line f (x) is φ (x), and the first light emitted from the light guide When the light distribution with respect to the arrangement direction of one linear lens is g (θ),
Figure 2012079460
Using the angle ξ in the equation (1) expressed by
Figure 2012079460
It is characterized in that there is a negative correlation between the gradient density distribution D (ξ) and the light distribution g (θ) in the equation (2).
According to the illumination unit according to the present invention, the light emitted from the light source is reflected by the light guide, enters the concealment lens sheet, and is emitted by the plurality of first linear lenses provided on the light exit side. Therefore, even if an optical structure is provided on the reflecting surface of the light guide, the image can be diffused in a line and concealed.
In addition, using the angle ξ (included in the inclination angle φ (x)) expressed by the equation (1), the gradient density distribution D (ξ) and the light distribution g (θ) expressed by the equation (2). By having a negative correlation with the image, the image of the optical structure when observed from the observer side is uniformly concealed by linear diffusion, and a plurality of linear lenses are arranged. Therefore, the brightness in the front direction can be improved by condensing light.

また、導光体の反射面には入射光を反射させる複数の光学構造物が正六方配置等のように規則的に配列されており、第一の線状レンズの配列方向に対する光学構造物のピッチをp、前記導光板の厚みをd、前記導光板の屈折率をmとしたとき、

Figure 2012079460
で表される(3)式の角度ψを用いて、角度θが0<θ<ψを満たす範囲において、傾き密度分布D(ξ)と配光分布g(θ)が略反比例の関係があることが好ましい。
これによって、配光分布g(θ)の増大に応じて傾き密度分布D(ξ)を概略で低減させることができる。 In addition, a plurality of optical structures that reflect incident light are regularly arranged in a regular hexagonal arrangement or the like on the reflecting surface of the light guide, and the optical structures with respect to the arrangement direction of the first linear lenses are arranged. When the pitch is p, the thickness of the light guide plate is d, and the refractive index of the light guide plate is m,
Figure 2012079460
The gradient density distribution D (ξ) and the light distribution g (θ) are approximately inversely proportional to each other in the range where the angle θ satisfies 0 <θ <ψ. It is preferable.
As a result, the gradient density distribution D (ξ) can be roughly reduced as the light distribution g (θ) increases.

また、傾き密度分布D(ξ)と配光分布g(θ)と基材への入射光の入射角
度θに関し、D(ξ)×g(θ)×cosθの最大値と最小値の差がその平均値以下であることが好ましい。
この比がD(ξ)×g(θ)×cosθの平均値より大きいと明るい領域と暗い領域を識別でき、平均値以下であると光学構造物の像が広がって隠蔽される。
Further, regarding the gradient density distribution D (ξ), the light distribution distribution g (θ), and the incident angle θ of the incident light on the substrate, the difference between the maximum value and the minimum value of D (ξ) × g (θ) × cos θ is It is preferable that the average value or less.
If this ratio is larger than the average value of D (ξ) × g (θ) × cos θ, a bright region and a dark region can be distinguished, and if it is less than the average value, the image of the optical structure is spread and concealed.

また、任意の光学構造物から、当該光学構造物に二番目に近接する他の光学構造物である第二近接光学構造物へ向かう方向と、第一の線状レンズの配列方向とが略同一であることが好ましい。
この場合、光学構造物の像である擬似光源は、任意の光学構造物から第二近接光学構造物へ向かう方向に広がり、任意の光学構造物から最近接光学構造物15に向かう方向には広がらないが、これらの光学構造物間は近接しているため、大きな隙間にはならない。そのため、輝度ムラを抑制できる。一方、任意の光学構造物から、この光学構造物に二番目に近接する他の光学構造物である第二近接光学構造物へ向かう方向と、第一の線状レンズの配列方向とが略直交すると、擬似光源は、上述した任意の光学構造物から第二近接光学構造物に向かう方向には広がらないため、大きな隙間を作ってしまい、輝度ムラを視認できる。
In addition, the direction from an arbitrary optical structure to the second proximity optical structure, which is another optical structure that is second closest to the optical structure, and the arrangement direction of the first linear lenses are substantially the same. It is preferable that
In this case, the pseudo light source, which is an image of the optical structure, spreads in a direction from an arbitrary optical structure to the second adjacent optical structure, and spreads in a direction from the arbitrary optical structure to the nearest optical structure 15. There is no gap between these optical structures because they are close to each other. Therefore, luminance unevenness can be suppressed. On the other hand, the direction from an arbitrary optical structure to the second adjacent optical structure, which is another optical structure that is second closest to the optical structure, and the arrangement direction of the first linear lenses are substantially orthogonal to each other. Then, since the pseudo light source does not spread in the direction from the above-mentioned arbitrary optical structure toward the second proximity optical structure, a large gap is formed and luminance unevenness can be visually recognized.

また、隠蔽レンズシートの入射面側に、第一の線状レンズの配列方向とは略直交する方向に配列された複数の第二の線状レンズを有していることが好ましい。
この場合、第一及び第二の線状レンズ同士が基材を挟んで略直交配置されているため、前述した第一の線状レンズの配列方向に対する配光分布g(θ)も大きく変化することはなく、隠蔽効果を失うことはない。さらに、第二の線状レンズは、第一の線状レンズでは広げることのできない方向に、擬似光源を広げることができるため、隠蔽効果が一層高くなる。
Moreover, it is preferable to have a plurality of second linear lenses arranged in a direction substantially orthogonal to the arrangement direction of the first linear lenses on the incident surface side of the concealing lens sheet.
In this case, since the first and second linear lenses are arranged substantially orthogonally across the substrate, the light distribution g (θ) with respect to the arrangement direction of the first linear lenses described above also changes greatly. There is no loss of concealment effect. Furthermore, since the second linear lens can expand the pseudo light source in a direction that cannot be expanded by the first linear lens, the concealment effect is further enhanced.

また、導光体の隠蔽レンズシートとは反対側に、導光体の反射面側から射出する光を反射して再度導光体へ導く反射シートをさらに備えることが好ましい。
これにより、光源から導光体に出射する光の一部が射出面とは反対側に漏洩しても、反射シートによって隠蔽レンズシートの方向に反射させて向かわせることができる。
Moreover, it is preferable to further include a reflection sheet that reflects light emitted from the reflection surface side of the light guide and guides it again to the light guide on the opposite side of the light guide from the concealing lens sheet.
Thereby, even if a part of the light emitted from the light source to the light guide leaks to the side opposite to the exit surface, it can be reflected by the reflection sheet in the direction of the concealing lens sheet.

本発明による表示装置は、上述した何れかの照明ユニットと、表示画像を規定する画像表示素子と、を有することを特徴とする。
本発明による表示装置によれば、照明ユニットによって疑似光源による明暗の輝度ムラを抑制して高輝度の表示画像を観察できる。
A display device according to the present invention includes any one of the illumination units described above and an image display element that defines a display image.
According to the display device of the present invention, it is possible to observe a high-luminance display image by suppressing uneven brightness in the dark and dark due to the pseudo light source by the illumination unit.

また、画像表示素子が、画素単位での透過/遮光により画像を表示することが好ましい。
画素単位で光を透過/遮光して画像を表示するものであれば、照明ユニットにより輝度ムラの低減された光を利用することで、画像品位の高い画像を表示させることができる。
Further, it is preferable that the image display element displays an image by transmission / shielding in pixel units.
If an image is displayed by transmitting / blocking light in pixel units, an image with high image quality can be displayed by using light with reduced luminance unevenness by the illumination unit.

本発明による隠蔽レンズシートを用いた照明ユニット及び表示装置によれば、
導光体の光出射側に複数の第一の線状レンズを配列した隠蔽レンズシートを配設したことで、導光体の光反射面に設けた光学構造物により線状レンズの配列方向に射出される光を立ち上げることができるため、光学構造物の像を線状に隠蔽することができる。
しかも、第一の線状レンズの基材と接する点からの配列方向に対する変位をx、基材の入射面に垂直な方向と基材への入射光の方向とのなす角をθ、第一の線状レンズの屈折率をnとし、第一の線状レンズの延在方向に垂直な面で切った断面の上枠線をf(x)、導光体からの射出光の第一の線状レンズの配列方向に対する配光分布をg(θ)としたとき、(1)式で表される角度ξを用いて、(2)式で表される傾き密度分布D(ξ)と配光分布g(θ)との間に、負の相関を持たせたことによって、観察者側から観察したときの光学構造物の像について線状に拡散させて隠蔽を均一にすることができる。
According to the illumination unit and the display device using the concealment lens sheet according to the present invention,
By arranging a concealing lens sheet in which a plurality of first linear lenses are arranged on the light emitting side of the light guide, an optical structure provided on the light reflecting surface of the light guide causes the arrangement of the linear lenses. Since the emitted light can be raised, the image of the optical structure can be concealed linearly.
Moreover, the displacement of the first linear lens with respect to the arrangement direction from the point in contact with the base material is x, the angle between the direction perpendicular to the incident surface of the base material and the direction of incident light on the base material is θ, Where n is the refractive index of the linear lens, f (x) is the upper frame line of the cross section cut by the plane perpendicular to the extending direction of the first linear lens, and the first light emitted from the light guide When the light distribution with respect to the arrangement direction of the linear lenses is g (θ), the gradient density distribution D (ξ) represented by the equation (2) is distributed using the angle ξ represented by the equation (1). By having a negative correlation with the light distribution g (θ), the image of the optical structure when observed from the observer side can be diffused linearly to make the concealment uniform.

また、隠蔽レンズシートは複数の線状レンズが配列されているため、集光機能を有しており、拡散シートよりも高い輝度を得ることができる。
そのため、本発明による照明ユニット並びにこの照明ユニットを用いた表示装置によれば、導光体の光反射面に設けた光学構造物の像を隠蔽すると共に正面方向の輝度を向上させることができる。
しかも、この表示装置によれば、表示画面の輝度ムラを効果的に低減することができて、均一な光を射出することができる。
Moreover, since the concealment lens sheet has a plurality of linear lenses arranged, it has a condensing function and can obtain higher brightness than the diffusion sheet.
Therefore, according to the illumination unit and the display device using the illumination unit according to the present invention, it is possible to conceal the image of the optical structure provided on the light reflection surface of the light guide and improve the luminance in the front direction.
In addition, according to this display device, it is possible to effectively reduce the luminance unevenness of the display screen and to emit uniform light.

本発明の実施の形態による表示装置の一例を分離状態で示す要部断面図である。It is principal part sectional drawing which shows an example of the display apparatus by embodiment of this invention in the isolation | separation state. 導光板中の光路図の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the optical path diagram in a light-guide plate. 図1に示す照明ユニットにおける隠蔽レンズシートの斜視図である。It is a perspective view of the concealment lens sheet in the illumination unit shown in FIG. 図3に示す隠蔽レンズシートにおいて第一の線状レンズの延在方向に直交する断面における上枠線とその接線を示す図である。It is a figure which shows the upper frame line and its tangent in the cross section orthogonal to the extension direction of a 1st linear lens in the concealment lens sheet | seat shown in FIG. 隠蔽レンズシートにおける第一の線状レンズから射出される光の光路を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the optical path of the light inject | emitted from the 1st linear lens in a concealment lens sheet. (a)は実施の形態における擬似光源が隠蔽レンズシートを介して広がる光路を示す説明図とその光強度分布を示す図、(b)は隠蔽レンズシートの代わりにプリズムシートを配置した場合における擬似光源の光路の広がりを示す説明図と光強度分布図を示す(a)と同様な図である。(A) is explanatory drawing which shows the optical path which the pseudo | simulation light source in embodiment spreads through a concealment lens sheet, and the figure which shows the light intensity distribution, (b) is the pseudo | simulation in the case of arrange | positioning a prism sheet instead of a concealment lens sheet. It is explanatory drawing which shows the breadth of the optical path of a light source, and a figure similar to (a) which shows a light intensity distribution map. 導光板において光学構造物で反射されて射出する光の光路図の一例である。It is an example of the optical path diagram of the light reflected and emitted by the optical structure in the light guide plate. (a)は隠蔽レンズシートの第一の線状レンズの縦断面における上枠線の図、(b)は上枠線に対する接線の傾きdf(x)/dxの変化を示す説明図、(c)は上枠線に対する傾き密度d(x)の変化を示す説明図である。(A) is a figure of the upper frame line in the longitudinal section of the 1st linear lens of a concealment lens sheet, (b) is an explanatory view showing change of inclination df (x) / dx of a tangent to an upper frame line, (c) ) Is an explanatory diagram showing a change in the gradient density d (x) with respect to the upper frame line. (a)と(b)は光源構造物(疑似光源)を六方配列させた導光板の光反射面に対する隠蔽レンズシートの第一線状レンズの配列方向の違いによる擬似光源の像の広がりの間隔の違いを示した説明図である。(A) and (b) are intervals of spread of the image of the pseudo light source due to the difference in the arrangement direction of the first linear lenses of the concealment lens sheet with respect to the light reflecting surface of the light guide plate in which the light source structures (pseudo light sources) are arranged in hexagons. It is explanatory drawing which showed the difference. 光入射面に第二の線状レンズを配列させた隠蔽レンズシートの変形例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the modification of the concealment lens sheet which arranged the 2nd linear lens in the light-incidence surface. 図10に示す変形例による隠蔽レンズシートを第一の線状レンズの延在方向に垂直な面で切った要部断面図である。It is principal part sectional drawing which cut the concealment lens sheet | seat by the modification shown in FIG. 10 with the surface perpendicular | vertical to the extending direction of a 1st linear lens. 実施例による隠蔽レンズシートの第一の線状レンズの上枠線のレンズ形状を示す図である。It is a figure which shows the lens shape of the upper frame line of the 1st linear lens of the concealment lens sheet | seat by an Example. 図12に示す各第一の線状レンズにおける配光分布g(θ)に対する傾き密度分布D(ξ)の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of inclination density distribution D (ξ) with respect to light distribution g ((theta)) in each 1st linear lens shown in FIG. 従来技術によるレンズシートを配設した表示装置の一例を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows an example of the display apparatus which has arrange | positioned the lens sheet by a prior art. 図14に示すレンズシートの斜視図である。It is a perspective view of the lens sheet shown in FIG.

以下に、本発明の実施形態による照明ユニットとこの照明ユニットを備えた表示装置について説明する。なお、図1から図13は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために適宜誇張して示している。
図1に示す表示装置1は、画像表示パネル2と、この画像表示パネル2の光入射側に臨ませて配置された照明ユニット3とを備えている。
最も観察者側Fに配設された画像表示パネル2は、2枚の偏光板(偏光フイルム)4,5と、その間に挟持された画像表示素子6とからなる。画像表示パネル2は例えば液晶表示パネルから構成され、その場合、画像表示素子6は2枚のガラス基板の間に液晶層が充填されて構成される。
Below, the illumination unit by embodiment of this invention and the display apparatus provided with this illumination unit are demonstrated. FIGS. 1 to 13 are schematic diagrams, and the size and shape of each part are exaggerated as appropriate for easy understanding.
A display device 1 shown in FIG. 1 includes an image display panel 2 and an illumination unit 3 arranged facing the light incident side of the image display panel 2.
The image display panel 2 arranged closest to the observer side F includes two polarizing plates (polarizing films) 4 and 5 and an image display element 6 sandwiched therebetween. The image display panel 2 is composed of, for example, a liquid crystal display panel. In that case, the image display element 6 is configured by filling a liquid crystal layer between two glass substrates.

画像表示パネル2は、画素単位で光を透過/遮光して画像を表示する素子であることが望ましい。画素単位で光を透過/遮光して画像を表示するものであれば、照明ユニット3により輝度ムラの低減された光を利用することで、画像品位の高い画像を表示させることができる。
画像表示素子6として選択される液晶表示素子は、画素単位で光を透過/遮光して画像を表示する代表的な素子であり、他の表示素子と比べて、画像品位を高くすることができる。
The image display panel 2 is preferably an element that displays an image by transmitting / blocking light in pixel units. If an image is displayed by transmitting / blocking light in pixel units, an image with high image quality can be displayed by using light with reduced luminance unevenness by the illumination unit 3.
The liquid crystal display element selected as the image display element 6 is a typical element that transmits and blocks light in pixel units and displays an image, and can improve image quality compared to other display elements. .

照明ユニット3はエッジライト型の照明装置であり、画像表示パネル2の光入射側に臨ませて配置されており、光の光路に沿って光源8,導光板9,隠蔽レンズシート10を含んで構成されている。また、導光板9の背面側には反射シート11が設けられている。
光源8としては例えば線状光源や点状光源が挙げられる。線状光源としては、CCFLやHCFL、EEFL等の蛍光管が挙げられる。点状光源としては、LEDが挙げられ、LEDとしては白色LEDやRGB−LED等が挙げられる。図1では、光源8が導光板9の1つの端面に配置された例を示しているが、これに限らず、対向する2つの端面に配置される場合、または4つの端面に配置される場合なども採用できる。このとき、導光板9の形状は、図1に示すような楔形状であってもよく、或いは図2に示すように平板形状であってもよい。
The illumination unit 3 is an edge light type illumination device, is disposed facing the light incident side of the image display panel 2, and includes a light source 8, a light guide plate 9, and a concealment lens sheet 10 along the light optical path. It is configured. In addition, a reflective sheet 11 is provided on the back side of the light guide plate 9.
Examples of the light source 8 include a linear light source and a point light source. Examples of the linear light source include fluorescent tubes such as CCFL, HCFL, and EEFL. Examples of the point light source include an LED, and examples of the LED include a white LED and an RGB-LED. Although FIG. 1 shows an example in which the light source 8 is arranged on one end face of the light guide plate 9, the present invention is not limited to this, and the case where the light source 8 is arranged on two opposing end faces, or the case where it is arranged on four end faces. Etc. can also be adopted. At this time, the shape of the light guide plate 9 may be a wedge shape as shown in FIG. 1, or may be a flat plate shape as shown in FIG.

導光板9の観察者側Fに配設された射出面13に対向する面に光反射面14が形成されている。光反射面14は、光源8からの入射光のうち直接射出面13から射出されない光を導光板8内の様々な方向に反射させ、射出面13側に向かわせるための面であり、光反射面14には入射光を反射させるための複数の光学構造物15が設けられている(図2参照)。
光学構造物15としては、例えば白色拡散反射ドットが印刷されて配設されている。また別の例として、マイクロレンズ形状やプリズム形状等の構造物が形成されていてもよい。一例として、図2に示す導光板9では、光学構造物15として、白色拡散反射ドットパターンが所定間隔で印刷された平板形状が示されており、光源8から入射する光の光路が例示されている。また、図7ではマイクロレンズ形状の光学構造物15が示されている。
A light reflecting surface 14 is formed on a surface of the light guide plate 9 facing the exit surface 13 disposed on the observer side F. The light reflecting surface 14 is a surface for reflecting light that is not directly emitted from the exit surface 13 out of incident light from the light source 8 in various directions in the light guide plate 8 and is directed toward the exit surface 13 side. The surface 14 is provided with a plurality of optical structures 15 for reflecting incident light (see FIG. 2).
As the optical structure 15, for example, white diffuse reflection dots are printed and arranged. As another example, a structure such as a microlens shape or a prism shape may be formed. As an example, in the light guide plate 9 shown in FIG. 2, a flat plate shape in which white diffuse reflection dot patterns are printed at a predetermined interval is shown as the optical structure 15, and an optical path of light incident from the light source 8 is illustrated. Yes. FIG. 7 shows an optical structure 15 having a microlens shape.

導光板9の背面側、即ち隠蔽レンズシート10と反対側には反射シート11が設けられている。そのため、導光板9を射出面13とは反対側の光反射面14側から出射した光は反射シート11によって導光板9内に戻され、射出面13から出射させられる。
一般的に導光板9は透明板であるため、このような光反射面14の光学構造物15は擬似光源15′として観察者側Fより視認される。そのため、エッジライト型の照明ユニット3においては、一般的に導光板9の上に、この光反射面14を隠蔽するため、強い拡散性を有する拡散フィルム等が使用される。しかしながら、このような拡散フィルムはほとんど集光性能を有していないので、本発明では採用しない。
A reflective sheet 11 is provided on the back side of the light guide plate 9, that is, on the side opposite to the concealing lens sheet 10. Therefore, the light emitted from the light reflection plate 14 side opposite to the exit surface 13 from the light guide plate 9 is returned into the light guide plate 9 by the reflection sheet 11 and emitted from the exit surface 13.
In general, since the light guide plate 9 is a transparent plate, the optical structure 15 of the light reflecting surface 14 is visually recognized from the observer side F as a pseudo light source 15 ′. Therefore, in the edge light type illumination unit 3, in order to conceal the light reflection surface 14 on the light guide plate 9, a diffusion film having strong diffusibility is generally used. However, since such a diffusion film has almost no light collecting performance, it is not adopted in the present invention.

そこで、本実施形態による照明ユニット3においては、導光板9の射出面側に、輝度ムラをなくすと共に集光させるために隠蔽レンズシート10を配置した。これにより、導光板9の光反射面14の光学構造物15による擬似光源15′を隠蔽し、導光板9からの射出光を拡散することなく光学的なムラを低減すると共に正面方向へ集光するようにした。   Therefore, in the illumination unit 3 according to the present embodiment, the concealing lens sheet 10 is disposed on the exit surface side of the light guide plate 9 in order to eliminate unevenness in brightness and to collect light. This conceals the pseudo light source 15 ′ by the optical structure 15 on the light reflecting surface 14 of the light guide plate 9, reduces optical unevenness without diffusing the light emitted from the light guide plate 9, and condenses in the front direction. I tried to do it.

図3及び図4に示す隠蔽レンズシート10において、導光板9に対向する面に平板状で光透過性の基材17が設けられ、この基材17の光出射方向の面には一方向に配列された複数の第一の線状レンズ18が配列されている。第一の線状レンズ18は縦断面視略凸曲面形状をなす単位レンズが一方向に棒状に延在すると共に、この単位レンズの延在方向に略直交する方向に複数配列されて構成されている。なお、第一の線状レンズ18の縦断面形状の稜線をなす上枠線18aは厳密な半円または半楕円形状等の凸曲線ではなく、例えば直線部分を含んでいてもよい。   In the concealment lens sheet 10 shown in FIGS. 3 and 4, a flat and light-transmitting base material 17 is provided on the surface facing the light guide plate 9, and the base material 17 has a light emitting direction surface in one direction. A plurality of arranged first linear lenses 18 are arranged. The first linear lens 18 is composed of unit lenses having a substantially convex curved shape in a longitudinal sectional view extending in a bar shape in one direction and a plurality of unit lenses arranged in a direction substantially orthogonal to the extending direction of the unit lenses. Yes. Note that the upper frame line 18a forming the ridge line of the longitudinal sectional shape of the first linear lens 18 is not a convex curve such as a strict semicircle or semi-elliptical shape, and may include, for example, a straight line portion.

ここで、図4において、第一の線状レンズ18の基材17と接する点からの配列方向に対する変位をxとし、第一の線状レンズ18の延在方向に垂直な面で切った断面の稜線である上枠線18aをf(x)とする。そして、図5において、隠蔽レンズシート10の入射面17aに垂直な方向と導光板9の射出面13から射出する光の入射面17aへの入射方向とのなす角をθとし、第一の線状レンズ18の屈折率をnとし、導光板9から隠蔽レンズシート10への入射光の第一の線状レンズ18の配列方向に対する配光分布を角度θの関数g(θ)とする。
ここで、導光板9の射出面13と隠蔽レンズシート10の基材17の入射面17aとは略平行であるとする。また、上枠線f(x)の接線19の基材17に対する傾き角度をφ(x)とする。すると、接線19の傾き角度φ(x)と上枠線f(x)は、下記の(4)式のような関係が成立する。
Here, in FIG. 4, a cross section taken along a plane perpendicular to the extending direction of the first linear lens 18, where x is the displacement in the arrangement direction from the point of contact of the first linear lens 18 with the base material 17. An upper frame line 18a that is a ridge line of f is assumed to be f (x). In FIG. 5, the angle formed between the direction perpendicular to the incident surface 17a of the concealing lens sheet 10 and the incident direction of the light exiting from the exit surface 13 of the light guide plate 9 to the incident surface 17a is defined as θ. The refractive index of the lens 18 is n, and the light distribution of the incident light from the light guide plate 9 to the concealment lens sheet 10 in the arrangement direction of the first linear lenses 18 is a function g (θ) of the angle θ.
Here, it is assumed that the exit surface 13 of the light guide plate 9 and the entrance surface 17a of the base material 17 of the concealment lens sheet 10 are substantially parallel. Further, the inclination angle of the tangent line 19 of the upper frame line f (x) with respect to the base material 17 is defined as φ (x). Then, the inclination angle φ (x) of the tangent line 19 and the upper frame line f (x) have a relationship as shown in the following expression (4).

Figure 2012079460
Figure 2012079460

ここで、図5において、隠蔽レンズシート10への入射角θの入射光が隠蔽レンズシート10により、観察者側Fに略平行に射出されるような接線の傾き角φは、入射角θの屈折角ηを用いて、隠蔽レンズシート10の入射面17a及び第1の線状レンズ18からの射出面でのスネルの法則により、下記(5)式と(6)式により与えられる。   Here, in FIG. 5, the inclination angle φ of the tangent line at which the incident light with the incident angle θ on the concealment lens sheet 10 is emitted almost parallel to the observer side F by the concealment lens sheet 10 is the incident angle θ. Using the refraction angle η, the following expression (5) and expression (6) are given by Snell's law on the incident surface 17 a of the concealing lens sheet 10 and the exit surface from the first linear lens 18.

Figure 2012079460
Figure 2012079460

Figure 2012079460
Figure 2012079460

これら(5)式と(6)式により、屈折角ηを消して接線19の傾き角φについて解くと、次式(7)が与えられる。つまり、入射角θに対して、観察者方向Fに平行に射出されるような接線の傾き角φは一意に決定される。図5に導光板9から隠蔽レンズシート10の基材17へ入射して第一の線状レンズ18から射出する光の光路が示されている。   When the refraction angle η is eliminated and the inclination angle φ of the tangent line 19 is solved by the equations (5) and (6), the following equation (7) is given. That is, the inclination angle φ of the tangent line that is emitted in parallel to the observer direction F with respect to the incident angle θ is uniquely determined. FIG. 5 shows an optical path of light that enters the base material 17 of the concealing lens sheet 10 from the light guide plate 9 and exits from the first linear lens 18.

Figure 2012079460
Figure 2012079460

上述したように、光源8から射出された光は導光板9に入射し観察者側Fへ射出されるが、その多くの光は、光反射面14に配列されている複数の光学構造物15により反射され、射出面13側へ向かう。そのため、観察者側Fから観測した場合、光学構造物15が、図6や図9に示すように、擬似光源15′のように視認される。
図6(a)、(b)は、疑似光源15′から出射する光線の進路と観察者側Fから観測した際の光強度の空間的依存性を示す。なお、図6中の破線は、隠蔽レンズシート10を配置しない場合の光強度の空間的依存性を示すものである。
As described above, the light emitted from the light source 8 enters the light guide plate 9 and is emitted to the observer side F, but most of the light is a plurality of optical structures 15 arranged on the light reflecting surface 14. Is reflected toward the exit surface 13 side. Therefore, when observed from the observer side F, the optical structure 15 is visually recognized as a pseudo light source 15 ′ as shown in FIGS. 6 and 9.
6 (a) and 6 (b) show the spatial dependence of the path of the light beam emitted from the pseudo light source 15 'and the light intensity when observed from the observer side F. FIG. In addition, the broken line in FIG. 6 shows the spatial dependence of the light intensity when the concealment lens sheet 10 is not arranged.

このような疑似光源15′に対して、図6(a)に示す本実施形態のように隠蔽レンズシート10を配設した場合には、観察者方向Fから観察すると、一方向に配列された複数の第一の線状レンズ18によって擬似光源15′からの光は広範囲にわたって拡散され、その光強度はなだらかな凸曲線状に広がる分布を示すことになる。そのため、擬似光源15′を隠蔽するためには、導光板9の射出面側に隠蔽レンズシート10を配設することが必要になる。
これに対し、図6(b)に示すように、疑似光源15′の光射出側に特定の二方向の傾きしかもたないプリズム12aを配列したプリズムレンズシート12を設けた場合、観察者方向Fから観察した際の擬似光源15′に基づく光強度分布の空間的な広がりは、二つの急激なピークを有するように集光することになる。この場合、擬似光源15′は、二つにスプリットされた光強度として視認されるようになり輝度ムラ低減の効果は小さい。
When the concealment lens sheet 10 is disposed with respect to such a pseudo light source 15 ′ as in the present embodiment shown in FIG. 6A, the pseudo light source 15 ′ is arranged in one direction when observed from the observer direction F. The light from the pseudo light source 15 ′ is diffused over a wide range by the plurality of first linear lenses 18, and the light intensity exhibits a distribution spreading in a gentle convex curve. Therefore, in order to conceal the pseudo light source 15 ′, it is necessary to dispose the concealing lens sheet 10 on the exit surface side of the light guide plate 9.
On the other hand, as shown in FIG. 6B, when the prism lens sheet 12 in which the prisms 12a having only two specific inclinations are arranged on the light emission side of the pseudo light source 15 ′, the observer direction F The spatial spread of the light intensity distribution based on the pseudo light source 15 ′ when observed from the point of view is focused so as to have two sharp peaks. In this case, the pseudo light source 15 ′ is visually recognized as light intensity split into two, and the effect of reducing luminance unevenness is small.

つまり、隠蔽レンズシート10に対する入射光のうち入射角がθである強度g(θ)、つまり、配光分布g(θ)と、上枠線f(x)の接線19の傾き角度φのうち下記(1)式により与えられる角度ξが占める割合と、の間に負の相関があると、強度が強い入射角θを正面方向に立ち上げる接線19の傾きの割合を小さくすることができるため、観察者方向Fから観察した際、明暗差が大きくなってしまうことなく、空間的に広げることが可能となる。ここで、負の相関があるとは、相関係数が負になるということである。   That is, of the incident light to the concealing lens sheet 10, the intensity g (θ) having an incident angle θ, that is, the light distribution distribution g (θ) and the inclination angle φ of the tangent line 19 of the upper frame line f (x). If there is a negative correlation between the ratio of the angle ξ given by the following equation (1), the inclination ratio of the tangent line 19 that raises the strong incident angle θ in the front direction can be reduced. When observed from the observer direction F, it becomes possible to expand spatially without increasing the difference in brightness. Here, having a negative correlation means that the correlation coefficient becomes negative.

Figure 2012079460
Figure 2012079460

また、上枠線18a(f(x))の接線19の傾き角度φのうち、ある角度ξの占める割合は、下記(2)式により与えられるD(ξ)に比例する。(2)式の右辺は、上枠線18aの接線19の傾き角度φ(x)の変位xに対する微分値の逆数であり、接線19の傾き角度φ(x)の中で、例えば、ある変位x1における傾き角φ(x1)=ξの占める割合に比例する値であるためである。ここでは、簡易的に、この値を傾き密度分布D(ξ)と規定することにする。なお、傾き密度分布D(ξ)は、変数を変位xから接線19の傾き角度ξへと変換している。また、変数を変位xとしているものは、傾き密度d(x)と表すこととする。   Further, the proportion of the angle ξ in the inclination angle φ of the tangent line 19 of the upper frame line 18a (f (x)) is proportional to D (ξ) given by the following equation (2). The right side of the equation (2) is the reciprocal of the differential value with respect to the displacement x of the inclination angle φ (x) of the tangent line 19 of the upper frame line 18a, and for example, a certain displacement within the inclination angle φ (x) of the tangent line 19 This is because the inclination angle φ (x1) at x1 is a value proportional to the proportion of ξ. Here, this value is simply defined as the gradient density distribution D (ξ). Note that the gradient density distribution D (ξ) converts the variable from the displacement x to the gradient angle ξ of the tangent line 19. In addition, a variable whose displacement is x is represented as a gradient density d (x).

Figure 2012079460
Figure 2012079460

ここで、第一の線状レンズ18のピッチをPとした場合、0<x<P/2もしくはP/2<x<Pの範囲内において、変位xと接線19の傾き角度φ(x)は、互いに一意に決定できるとする。つまり、第一の線状レンズ18の上枠線18a(;f(x))は、変位xがx=P/2から離れるにつれ、単調に減少しているとする。   Here, when the pitch of the first linear lens 18 is P, the inclination angle φ (x) of the displacement x and the tangent line 19 within the range of 0 <x <P / 2 or P / 2 <x <P. Are uniquely determined from each other. That is, it is assumed that the upper frame line 18a (; f (x)) of the first linear lens 18 decreases monotonously as the displacement x moves away from x = P / 2.

つまり、(1)式で表される角度ξを用いて(2)式で表される傾き密度分布D(ξ)と配光分布g(θ)との間に、負の相関があることにより、導光板9の光反射面14の光学構造物15の像を隠蔽することができる。
この関係を満たす領域は、少なくとも表示装置1もしくは照明ユニット3の中央部を含み、望ましくは表示装置1もしくは照明ユニット3の有効範囲内全ての領域を含むことが良い。ここで、有効範囲とは、照明ユニット3として照明光を有効に外部まで照射できる機能を発揮する範囲をいい、例えば照明ユニット3の周囲に設けたフレーム等によって光路が遮断されたり照明光が隠されたりする領域を除いた照射領域をいう。また、中央部とは、有効範囲領域を9分割した際の中央の領域を表すものとする。
これ以降、特に明記しない限り、空間的範囲は、この中央部もしくは有効範囲領域とする。
That is, there is a negative correlation between the gradient density distribution D (ξ) expressed by the equation (2) and the light distribution g (θ) using the angle ξ expressed by the equation (1). The image of the optical structure 15 on the light reflecting surface 14 of the light guide plate 9 can be concealed.
The region satisfying this relationship includes at least the central portion of the display device 1 or the illumination unit 3, and preferably includes all regions within the effective range of the display device 1 or the illumination unit 3. Here, the effective range refers to a range in which the illumination unit 3 exhibits a function capable of effectively irradiating illumination light to the outside. For example, the optical path is blocked or the illumination light is hidden by a frame or the like provided around the illumination unit 3. This refers to the irradiation area excluding the area to be applied. The central portion represents a central region when the effective range region is divided into nine.
Hereinafter, unless otherwise specified, the spatial range is the central portion or the effective range region.

また、隠蔽レンズシート10は、隠蔽効果が高いだけでなく、レンズシートであるために集光効果も有している。そのため、輝度向上の目的においても利用できる。傾き密度分布D(ξ)と配光分布g(θ)との間に負の相関をもたせた範囲で、集光効果の大きな傾き角度φ1の傾き密度分布D(φ1)を大きくすることで、輝度向上効果を高めることが可能である。
より隠蔽効果を高めるために、傾き密度分布D(ξ)と配光分布g(θ)とが略反比例の関係にあると良い。ただし、下記(3)式で表される角度ψを用い、入射角θが0<θ<ψを満たす範囲内にあるとする。ここで、略反比例とは、厳密に数式上において逆数に正比例するということを表すのではなく、一方が大きくなれば他方は凡そ滑らかに小さくなる、ということを表している。この場合、例えば配光分布g(θ)の増大に対して傾き密度分布D(ξ)が必ずしも一本調子で低下することを要せず、概略で低下する傾向にあればよい。
The concealment lens sheet 10 not only has a high concealment effect, but also has a light condensing effect because it is a lens sheet. Therefore, it can be used for the purpose of improving luminance. By increasing the gradient density distribution D (φ1) of the gradient angle φ1 having a large light collection effect in a range in which a negative correlation is provided between the gradient density distribution D (ξ) and the light distribution g (θ), It is possible to enhance the brightness improvement effect.
In order to further enhance the concealment effect, it is preferable that the gradient density distribution D (ξ) and the light distribution g (θ) have a substantially inverse relationship. However, it is assumed that the angle ψ represented by the following equation (3) is used and the incident angle θ is in a range satisfying 0 <θ <ψ. Here, “substantially inversely proportional” does not mean that it is strictly proportional to the reciprocal in the mathematical expression, but it means that if one becomes larger, the other becomes almost smoothly smaller. In this case, for example, the gradient density distribution D (ξ) does not necessarily decrease in a single tone with respect to an increase in the light distribution distribution g (θ), but may be in a general tendency to decrease.

Figure 2012079460
Figure 2012079460

第一の線状レンズ18により、擬似光源15′を線状に広げることができるが、この線(疑似光源15′の像)の長さが不十分な場合、線同士が重なることがないため、隠蔽性は悪くなってしまう。   Although the pseudo light source 15 'can be expanded linearly by the first linear lens 18, if the length of this line (image of the pseudo light source 15') is insufficient, the lines do not overlap each other. Concealment will be worse.

ここで、導光板9の光反射面14に複数の光学構造物15が規則的に配置されているものとする。また、図7の説明図に示すように、第一の線状レンズ18の配列方向に対する光学構造物15のピッチをp、導光板19の厚みをd、導光板19の屈折率をmとする。すると、第一の線状レンズ18の配列方向に対して最も擬似光源15′から遠い点、つまり隣り合う擬似光源15′の中点から射出される角度は、スネルの法則を用いて解くことができ、その角度は上記(3)式で表されるψになる。
なお、図1に示す導光板9はテーパ形状であるが、光学構造物15のピッチpに対するテーパ量は十分に小さいから、導光板9がテーパ形状であっても図7に示す平行平板形状の導光板9とほぼ同等な一様の厚みdとして、同等な計算結果を得られる。
つまり、入射角θが0<θ<ψを満たす範囲において、傾き密度分布D(ξ)と配光分布g(θ)が略反比例することで、擬似光源15′の線状の広がりが互いに重なって連なり、かつ、その範囲内において強い明暗になることなく高い隠蔽性を発揮することができる。
Here, it is assumed that a plurality of optical structures 15 are regularly arranged on the light reflecting surface 14 of the light guide plate 9. 7, the pitch of the optical structure 15 with respect to the arrangement direction of the first linear lenses 18 is p, the thickness of the light guide plate 19 is d, and the refractive index of the light guide plate 19 is m. . Then, the angle emitted from the point farthest from the pseudo light source 15 ′ with respect to the arrangement direction of the first linear lenses 18, that is, the midpoint of the adjacent pseudo light source 15 ′ can be solved using Snell's law. The angle is ψ represented by the above equation (3).
Although the light guide plate 9 shown in FIG. 1 has a tapered shape, the taper amount with respect to the pitch p of the optical structure 15 is sufficiently small. Therefore, even if the light guide plate 9 has a tapered shape, the parallel plate shape shown in FIG. As a uniform thickness d substantially equivalent to that of the light guide plate 9, an equivalent calculation result can be obtained.
That is, in the range where the incident angle θ satisfies 0 <θ <ψ, the gradient density distribution D (ξ) and the light distribution g (θ) are approximately inversely proportional, so that the linear spreads of the pseudo light source 15 ′ overlap each other. In this range, high concealment can be achieved without strong contrast.

さらに隠蔽効果を高める場合には、D(ξ)×g(θ)×cosθの最大値と最小値の差がその平均値以下であることが望ましい。
本発明者らは、D(ξ)×g(θ)×cosθの最大値と最小値の差分が平均値に対する割合を微細に変化させた様々な形状の第一の線状レンズ18を作製し、擬似光源15′の隠蔽され具合を検討した結果、この割合が平均値よりも大きい場合には明るい点と暗い点が視認でき、それよりも小さい値の場合には均一に広がっている、つまり、隠蔽されるということを確認した。
ここで、上記の式でcosθが乗算されているのは、導光板9から射出された光が隠蔽レンズシート18に入射した際、入射角θの光は、入射による広がりにより強度がcosθ倍されてしまうことを考慮してのことである。即ち、入射面17aに垂直な方向(θ=0°)の入射光強度を1とすると、図5に示すように、隠蔽レンズシート10の入射面17aへの入射角θを有する入射光の強度が、cosθになるからである。これは、入射光の照射面積が1/cosθであることによる。
In order to further enhance the concealment effect, it is desirable that the difference between the maximum value and the minimum value of D (ξ) × g (θ) × cos θ is equal to or less than the average value.
The inventors of the present invention produced first linear lenses 18 having various shapes in which the difference between the maximum value and the minimum value of D (ξ) × g (θ) × cos θ was finely changed in proportion to the average value. As a result of examining how the pseudo light source 15 'is concealed, when this ratio is larger than the average value, bright and dark spots can be visually recognized, and when the ratio is smaller than that, the pseudo light source 15' spreads uniformly. , Confirmed that it was concealed.
Here, cos θ is multiplied by the above formula because when the light emitted from the light guide plate 9 enters the concealment lens sheet 18, the intensity of the incident angle θ is multiplied by cos θ due to the spread due to the incidence. It is in consideration of that. That is, if the incident light intensity in the direction perpendicular to the incident surface 17a (θ = 0 °) is 1, the intensity of incident light having an incident angle θ on the incident surface 17a of the concealing lens sheet 10 as shown in FIG. This is because cos θ. This is because the irradiation area of incident light is 1 / cos θ.

図8に、上述した第一の線状レンズ18の上枠線18(f(x))と接線19の傾きdf(x)/dx、及び傾き密度d(x)の関係を示したグラフを示す。
図8(a)において、隠蔽レンズシート10における第一の線状レンズ18の略凸曲面のレンズ形状を上枠線18a(f1(x1))として示すと、横軸に変位x、縦軸にf(x)を示す。そして、この上枠線18aの1回微分による傾きは同図(b)に示すようになり、凸曲面の上枠線18aの両端で最も傾きが大きく頂部で最も傾きが小さい変化を呈する。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the upper frame line 18 (f (x)) of the first linear lens 18 and the inclination df (x) / dx of the tangent line 19 and the inclination density d (x). Show.
In FIG. 8A, when the lens shape of the substantially convex curved surface of the first linear lens 18 in the concealment lens sheet 10 is shown as the upper frame line 18a (f1 (x1)), the horizontal axis represents the displacement x, and the vertical axis represents the displacement x. f (x) is indicated. Then, the inclination of the upper frame line 18a by one-time differentiation is as shown in FIG. 5B, and the inclination is the largest at both ends of the upper frame line 18a of the convex curved surface and the change is the smallest at the top.

図8(a)に示す上枠線18aの傾き密度d(x)は図8(c)に示すようになる。図8(c)において、傾き密度d(x)は上枠線18aの第一の基材17との交点から変位x方向に次第に増大して最大値となり、その後小さくなって上枠線18aの頂点で最も小さい最小値となる。その後、傾き密度d(x)は増大して同様に最大値を経由して最小値に至るサインカーブに近い形状を呈するグラフが得られる。
なお、図8に示すグラフは一つの例であり、本発明は図8に示すグラフの形状に限定されない。
The gradient density d (x) of the upper frame line 18a shown in FIG. 8A is as shown in FIG. In FIG. 8C, the gradient density d (x) gradually increases in the direction of displacement x from the intersection of the upper frame line 18a with the first base material 17 and reaches a maximum value, and then decreases to the upper frame line 18a. The smallest minimum value at the vertex. Thereafter, the gradient density d (x) increases, and a graph having a shape close to a sine curve that reaches the minimum value via the maximum value is obtained.
The graph shown in FIG. 8 is an example, and the present invention is not limited to the shape of the graph shown in FIG.

なお、隠蔽レンズシート10は、光透過性基材17上にUVや放射線硬化樹脂を用いて成形されるか、またはPET(ポリエチレンテレフタレート)、PC(ポリカーボネート)、PMMA(ポリメチルメタクリレート)、COP(シクロオレフィンポリマー)等を用いて、当該技術分野では良く知られている押し出し成形法、射出成形法、あるいは熱プレス成形法によって形成することができる。   The concealing lens sheet 10 is molded on the light transmissive substrate 17 using UV or radiation curable resin, or PET (polyethylene terephthalate), PC (polycarbonate), PMMA (polymethyl methacrylate), COP ( It can be formed by an extrusion molding method, an injection molding method, or a hot press molding method well known in the art using a cycloolefin polymer).

上述のように本実施形態による照明ユニット3を備えた表示装置1によれば、導光板9の光射出面13側に、一方向に延在する第一の線状レンズ18をこれに略直交する方向に配列した隠蔽レンズシート10を配設したことで、導光板9の反射面14に設けた光学構造物15により第一の線状レンズ18の配列方向に射出される光を拡散させて立ち上げることができて、光学構造物15の像を互いに重なるように線状に広げて隠蔽することができる。
しかも、第一の線状レンズ18の基材17と接する点から線状レンズ18の配列方向への変位をx、基材17の入射面(導光板9の射出面13)に垂直な方向と基材17への入射光(導光板9からの射出光)の方向とのなす角をθ、第一の線状レンズ18の屈折率をnとして、第一の線状レンズ18の延在方向に垂直な面で切った断面の上枠線18aをf(x)、導光板9の射出面13の配列方向に対する配光分布をg(θ)としたとき、(1)式で表される角度ξを用いて、(2)式で表される傾き密度分布D(ξ)と配光分布g(θ)との間に負の相関を持たせたことによって、観察者側Fから観察したときの光学構造物15の像について線状の隠蔽を均一にすることができる。
As described above, according to the display device 1 including the illumination unit 3 according to the present embodiment, the first linear lens 18 extending in one direction is substantially orthogonal to the light exit surface 13 side of the light guide plate 9. By disposing the concealment lens sheet 10 arranged in the direction of the light, the light emitted in the arrangement direction of the first linear lenses 18 is diffused by the optical structure 15 provided on the reflection surface 14 of the light guide plate 9. The image of the optical structure 15 can be spread linearly so as to overlap each other and concealed.
Moreover, the displacement of the first linear lens 18 in the arrangement direction of the linear lens 18 from the point in contact with the base material 17 is x, and the direction perpendicular to the incident surface of the base material 17 (the exit surface 13 of the light guide plate 9). The extending direction of the first linear lens 18, where θ is the angle formed by the direction of incident light (emitted light from the light guide plate 9) to the substrate 17, and n is the refractive index of the first linear lens 18. When the upper frame line 18a of the cross section cut by a plane perpendicular to is f (x) and the light distribution with respect to the arrangement direction of the exit surface 13 of the light guide plate 9 is g (θ), it is expressed by the equation (1). Using the angle ξ, observation was performed from the observer side F by providing a negative correlation between the gradient density distribution D (ξ) and the light distribution g (θ) expressed by the equation (2). The linear concealment of the image of the optical structure 15 can be made uniform.

また、隠蔽レンズシート10は断面略凸曲線をなす第一の線状レンズ18が複数配列されているため集光機能を有しており、観察者側F方向の光について従来の拡散シートを用いた場合よりも高い輝度を得ることができる。
そのため、本実施形態による照明ユニット3及びこの照明ユニット3を用いた表示装置1によれば、導光板9の光反射面14の光学構造物15の像を隠蔽すると共に正面方向の輝度を向上させることができる。しかも、表示画面の輝度ムラを効果的に低減することができて、均一な光を射出することができる。
The concealing lens sheet 10 has a condensing function because a plurality of first linear lenses 18 having a substantially convex curve in section are arranged, and a conventional diffusion sheet is used for the light in the F direction on the viewer side. Higher brightness than that obtained can be obtained.
Therefore, according to the illumination unit 3 and the display device 1 using the illumination unit 3 according to the present embodiment, the image of the optical structure 15 on the light reflecting surface 14 of the light guide plate 9 is concealed and the luminance in the front direction is improved. be able to. In addition, luminance unevenness on the display screen can be effectively reduced, and uniform light can be emitted.

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で適宜変更可能である。
例えば、上述した説明では、簡単のために第一の線状レンズ18が一方のみに配列された形状について記述してきたが、本発明における隠蔽レンズシート10は、必ずしも一方向のみに配列もしくは延在した線状レンズ18群のみである必要はない。例えば、隠蔽レンズシート10の第一変形例として、基材17の射出面側に略直交する二方向に各線状レンズ18を配列したクロスレンズ形状を採用しても良い。この場合、二方向に配列された各第一の線状レンズ18,18の少なくとも一方に対しては、上述した本発明の実施形態による配光分布とレンズ形状の関係が成立していることを特徴とする。
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, In the range which does not deviate from the meaning, it can change suitably.
For example, in the above description, the shape in which the first linear lenses 18 are arranged in only one side has been described for the sake of simplicity. However, the concealing lens sheet 10 in the present invention is not necessarily arranged or extended in only one direction. It is not necessary to have only the linear lens group 18. For example, as a first modification of the concealment lens sheet 10, a cross lens shape in which the linear lenses 18 are arranged in two directions substantially orthogonal to the exit surface side of the base material 17 may be employed. In this case, the relationship between the light distribution and the lens shape according to the above-described embodiment of the present invention is established for at least one of the first linear lenses 18 and 18 arranged in two directions. Features.

また、隠蔽レンズシート18の配置に関して、導光板9の光反射面14に複数の光学構造物15が規則的に配置されている場合、例えば六方配置されている場合、任意の光学構造物15からこの光学構造物15に2番目に近接する第2近接光学構造物15へ向かう方向と、第一の線状レンズ18の配列方向が略同一であることが望ましい。
図9において、光学構造物15が例えば正六方配置されており、この場合における第一の線状レンズ18の配列方向の違いによる、擬似光源15′の広がり方の違いが示されている。
In addition, regarding the arrangement of the concealment lens sheet 18, when a plurality of optical structures 15 are regularly arranged on the light reflection surface 14 of the light guide plate 9, for example, when arranged in a hexagonal manner, any optical structure 15 It is desirable that the direction toward the second proximity optical structure 15 that is second closest to the optical structure 15 and the arrangement direction of the first linear lenses 18 are substantially the same.
In FIG. 9, the optical structure 15 is arranged in, for example, a regular hexagon, and the difference in the spread of the pseudo light source 15 ′ due to the difference in the arrangement direction of the first linear lenses 18 in this case is shown.

図9(a)は、第一の線状レンズ18の配列方向が、任意の光学構造物15p(疑似光源15p′)から、この光学構造物15pに最も近接する最近接光学構造物15q(疑似光源15q′)へ向かう方向に略同一な場合を示している。この場合、擬似光源15′は、光学構造物15p(疑似光源15p′)から最近接光学構造物15q(疑似光源15q′)へ向かう方向に広がっているが、光学構造物15p(疑似光源15p′)から第2近接光学構造物15r(疑似光源15r′)に向かう方向には広がらないため、大きな隙間を作ってしまう。   FIG. 9A shows the arrangement direction of the first linear lenses 18 from an arbitrary optical structure 15p (pseudo light source 15p ′) to the nearest optical structure 15q (pseudo) that is closest to the optical structure 15p. The case where it is substantially the same in the direction toward the light source 15q ′) is shown. In this case, the pseudo light source 15 'spreads in the direction from the optical structure 15p (pseudo light source 15p') toward the closest optical structure 15q (pseudo light source 15q '), but the optical structure 15p (pseudo light source 15p'). ) To the second proximity optical structure 15r (pseudo light source 15r ′), a large gap is created.

一方、図9(b)において、第一の線状レンズ18の配列方向が、任意の光学構造物15p(疑似光源15p′)から、この光学構造物15pに2番目に近接する第二近接光学構造物15r(疑似光源15r′)へ向かう方向に略同一な場合を示している。この場合、逆に擬似光源15′は、光学構造物15p(疑似光源15p′)から第二近接光学構造物15r(疑似光源15r′)へ向かう方向に広がり、光学構造物15pから最近接光学構造物15q(疑似光源15q′)に向かう方向には広がらないが、この光学構造物15p、15q(疑似光源15p′、15q′)間は近接しているため、大きな隙間にはならない。
そのため、反射面14における光学構造物15の配置に対して隠蔽レンズシート10は図9(b)に示す方向の配列の方が、輝度ムラを抑制することができる。
On the other hand, in FIG. 9B, the second linear optical system in which the arrangement direction of the first linear lenses 18 is second closest to the optical structure 15p from the arbitrary optical structure 15p (pseudo light source 15p ′). The case where it is substantially the same in the direction which goes to the structure 15r (pseudo light source 15r ') is shown. In this case, on the contrary, the pseudo light source 15 'spreads in the direction from the optical structure 15p (pseudo light source 15p') to the second proximity optical structure 15r (pseudo light source 15r '), and is closest to the optical structure 15p. Although it does not spread in the direction toward the object 15q (pseudo light source 15q ′), the optical structures 15p and 15q (pseudo light sources 15p ′ and 15q ′) are close to each other, so that there is no large gap.
Therefore, the arrangement of the concealing lens sheet 10 in the direction shown in FIG. 9B can suppress luminance unevenness with respect to the arrangement of the optical structure 15 on the reflecting surface 14.

また、本発明の実施形態による照明ユニット3及び表示装置1の変形例として、隠蔽効果を高めるために、図10及び図11に示すように、隠蔽レンズシート10の入射面17a側に、第一の線状レンズ18の配列方向と略直交する方向に第二の線状レンズ20を配列させていても良い。
この場合、二組の線状レンズ18,20は略直交するため、前述した第一の線状レンズ18の配列方向に対する配光分布g(θ)も大きく変化することはない。そのため、上述した実施形態における隠蔽効果を失うことはない。
さらに、第二の線状レンズ20は、第一の線状レンズ18では広げることのできない方向に、擬似光源15′を広げることができるため、隠蔽効果も一層高くなる。
Further, as a modification of the illumination unit 3 and the display device 1 according to the embodiment of the present invention, in order to enhance the concealment effect, as shown in FIG. 10 and FIG. The second linear lenses 20 may be arranged in a direction substantially orthogonal to the arrangement direction of the linear lenses 18.
In this case, since the two sets of linear lenses 18 and 20 are substantially orthogonal, the light distribution g (θ) with respect to the arrangement direction of the first linear lenses 18 described above does not change greatly. Therefore, the concealment effect in the above-described embodiment is not lost.
Furthermore, since the second linear lens 20 can expand the pseudo light source 15 ′ in a direction that cannot be expanded by the first linear lens 18, the concealment effect is further enhanced.

また、導光板9に入射する光の多くは、光反射面14によって反射され、射出面13から射出されるため、観察者側Fに向かって大きく角度のついた光が多い。そのため、その角度の傾いた射出光を正面へと立ち上げるように、第一の線状レンズ18とは略直交する方向に第二の線状レンズ20を、基材17の入射面17a側に有していても良い。即ち、輝度向上の目的のために、隠蔽レンズシート10の入射面17a側に第二の線状レンズ20を配列させても良い。   In addition, most of the light incident on the light guide plate 9 is reflected by the light reflecting surface 14 and is emitted from the exit surface 13, so that there is much light with a large angle toward the observer side F. Therefore, the second linear lens 20 is placed on the incident surface 17a side of the base material 17 in a direction substantially orthogonal to the first linear lens 18 so that the emitted light with the inclined angle is raised to the front. You may have. That is, for the purpose of improving the brightness, the second linear lens 20 may be arranged on the incident surface 17a side of the concealing lens sheet 10.

また、他の変形例として、隠蔽レンズシート10の観察者側Fの面には拡散要素を含んだ光学シートを追加して配置しても良い。拡散要素を含むことで、隠蔽レンズシート10により線状に広がった光をぼやかして全方位的に広げることが出来る。これにより、より輝度ムラを低減させることが出来る。
ただし、上述の隠蔽レンズシート10により輝度ムラの低減が図れるため、拡散要素を含んだ光学シートは、拡散特性の強い拡散シートを使用する必要はない。そのため、全光線透過率を大きくすることができ、この拡散要素を含んだ光学シートによる輝度の低減を抑えることが出来る。
As another modification, an optical sheet including a diffusing element may be additionally arranged on the surface on the viewer side F of the concealing lens sheet 10. By including the diffusing element, the light spread linearly by the concealing lens sheet 10 can be blurred and spread in all directions. Thereby, luminance unevenness can be further reduced.
However, since the luminance unevenness can be reduced by the above-described concealing lens sheet 10, it is not necessary to use a diffusion sheet having strong diffusion characteristics as the optical sheet including the diffusion element. Therefore, the total light transmittance can be increased, and the reduction in luminance due to the optical sheet including this diffusing element can be suppressed.

以上、本発明の実施形態による照明ユニット3及びこれを備えた表示装置1について説明したが、照明ユニット3は表示装置1のみに適用されるものではない。すなわち光源8から射出された光を効率的に集光する機能を有する照明ユニット3として例えば液晶表示装置以外の他の表示装置や照明装置などにも使用できる。
以下、本発明の実施例について詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではないことはいうまでもない。
The lighting unit 3 and the display device 1 including the lighting unit 3 according to the embodiment of the present invention have been described above. However, the lighting unit 3 is not applied only to the display device 1. That is, the illumination unit 3 having a function of efficiently collecting light emitted from the light source 8 can be used for other display devices and illumination devices other than the liquid crystal display device, for example.
Examples of the present invention will be described in detail below, but it goes without saying that the present invention is not limited to the following examples.

照明ユニット3として、アクリル製の導光板9の4辺に光源8として白色LEDが配置され、導光板9の反射面14には光学構造物15として白色のドットパターンが六方配置で規則的に形成されている。導光板9の観察者側には、上述した実施形態による隠蔽レンズシート10、拡散シートを順次重ねて照明ユニット3を構成した。ここで、光学構造物15の配列ピッチを、1.4mm、2.6mm、3.2mm、3.6mmとした4種類の導光板9を用いた照明ユニット3をそれぞれ用意した。   As the illumination unit 3, white LEDs are arranged as light sources 8 on four sides of an acrylic light guide plate 9, and white dot patterns are regularly formed as hexagonal arrangements as optical structures 15 on the reflective surface 14 of the light guide plate 9. Has been. On the viewer side of the light guide plate 9, the illumination unit 3 is configured by sequentially stacking the concealment lens sheet 10 and the diffusion sheet according to the above-described embodiment. Here, each of the illumination units 3 using the four kinds of light guide plates 9 in which the arrangement pitch of the optical structures 15 was 1.4 mm, 2.6 mm, 3.2 mm, and 3.6 mm was prepared.

隠蔽レンズシート10の材料としてポリカーボネート樹脂を用いた。ポリカーボネート樹脂は屈折率が約1.59と高いため、より集光性能が高い隠蔽レンズシート10を得ることが出来るからである。第一の線状レンズ18の上枠線18aの形状として、図12に示す略凸曲線形状を有する6種類のレンズを用意し、これらをそれぞれレンズ1,2,3,4,5,6とした。
図12に示す各レンズ1,2,3,4,5,6をそれぞれ形成した第一の線状レンズ18を基材17の射出面側に配列させた6種類の隠蔽レンズシート10を製造した。これら6種類の隠蔽レンズシート10を上述した4種類の照明ユニット3にそれぞれ装着して試験を行った。
A polycarbonate resin was used as the material of the concealment lens sheet 10. This is because the polycarbonate resin has a high refractive index of about 1.59, so that the concealing lens sheet 10 with higher light collecting performance can be obtained. As the shape of the upper frame line 18a of the first linear lens 18, six types of lenses having a substantially convex curve shape as shown in FIG. 12 are prepared, and these are designated as lenses 1, 2, 3, 4, 5, 6 respectively. did.
Six types of concealment lens sheets 10 in which the first linear lenses 18 formed with the lenses 1, 2, 3, 4, 5, and 6 shown in FIG. . These six types of concealment lens sheets 10 were respectively attached to the four types of illumination units 3 described above and tested.

そして、導光板9から射出する光の配光分布g(θ)を横軸にとり、傾き密度分布D(ξ)を縦軸にとったグラフを示すと、図13のようになる。
図13において、配光分布g(θ)の増大に応じて傾き密度分布D(ξ)が低下する特性を有するのは第一の線状レンズ18についてレンズ1,2であり、また、レンズ3についても概略で同一の傾向を呈しているといえる。
FIG. 13 shows a graph with the horizontal axis representing the light distribution distribution g (θ) of light emitted from the light guide plate 9 and the vertical axis representing the gradient density distribution D (ξ).
In FIG. 13, it is the lenses 1 and 2 for the first linear lens 18 that have a characteristic that the gradient density distribution D (ξ) decreases as the light distribution g (θ) increases. In general, it can be said that the same tendency is exhibited.

また、上述した照明ユニット3を用い、隠蔽レンズシート10としてレンズ1,2,3,4,5,6を用いて、これらの隠蔽レンズシート10を装着した各照明ユニット3について照明光を照射して観察試験を行った。観察者側Fから目視観察して疑似光源15′の像について隠蔽の可否を輝度ムラの有無として目視確認した。輝度ムラの評価結果を表1に示す。   Further, the illumination unit 3 described above is used, and the lenses 1, 2, 3, 4, 5, and 6 are used as the concealment lens sheet 10, and the illumination unit 3 on which the concealment lens sheet 10 is mounted is irradiated with illumination light. An observation test was conducted. By visually observing from the observer side F, whether or not the image of the pseudo light source 15 ′ was concealed was visually confirmed as presence / absence of luminance unevenness. Table 1 shows the evaluation results of luminance unevenness.

Figure 2012079460
Figure 2012079460

また、傾き密度分布D(ξ)と配光分布g(θ)との関係について、(3)式で表される角度ψを用いて、角度θを0<θ<ψの範囲で提示して、D(ξ)×g(θ)×cosθを演算し、その最大値、最小値、平均値をそれぞれ求め、最大値及び最小値の差と平均値との比を演算した。この結果を表2に示す。
なお、D(ξ)×g(θ)×cosθの演算に関し、角度ψは光学構造物15のピッチが1.4、2.6、3.2、3.6のとき、それぞれ16°、30°、36°、41°である。これを上限として、角度θは上述した光学構造物15のピッチ1.4、2.6、3.2、3.6に応じて0<θ<16°、0<θ<30°、0<θ<36°、0<θ<41°として演算した。なお、D(ξ)は、レンズ1,2,3,4,5,6の形状と角度θによって決まる値である。
In addition, regarding the relationship between the gradient density distribution D (ξ) and the light distribution g (θ), the angle θ is presented in the range of 0 <θ <ψ using the angle ψ represented by the equation (3). , D (ξ) × g (θ) × cos θ, the maximum value, the minimum value, and the average value were obtained, respectively, and the ratio between the difference between the maximum value and the minimum value and the average value was calculated. The results are shown in Table 2.
Regarding the calculation of D (ξ) × g (θ) × cos θ, the angle ψ is 16 °, 30 ° when the pitch of the optical structure 15 is 1.4, 2.6, 3.2, 3.6. °, 36 ° and 41 °. With this as the upper limit, the angle θ is 0 <θ <16 °, 0 <θ <30 °, 0 <according to the pitch 1.4, 2.6, 3.2, 3.6 of the optical structure 15 described above. The calculation was performed with θ <36 ° and 0 <θ <41 °. Note that D (ξ) is a value determined by the shape of the lenses 1, 2, 3, 4, 5, 6 and the angle θ.

Figure 2012079460
Figure 2012079460

輝度ムラの評価結果を示す表1において、目視により、輝度ムラが観測できなかったものを○、観測できたものを×とした。
全配光分布g(θ)の範囲において、配光分布g(θ)の増大に応じて傾き密度分布D(ξ)が低下する略反比例の関係のあるレンズ1,2に関しては、実施例に示した条件では、輝度ムラは観測されなかった。また、略反比例に近い関係を呈するレンズ3についても同一の条件下で輝度ムラは観測されなかった。
これに対して、配光分布g(θ)のある値以下では、略反比例していないレンズ4,5に関しては、光学構造物15のピッチを大きく設定すると隠蔽性が足りず、輝度ムラが観測された。一方、傾き密度分布D(ξ)と配光分布g(θ)の間に略反比例の関係がないレンズ6に関しては、光学構造物15のピッチを細かくしても輝度ムラが観測された。
In Table 1 showing the evaluation results of the luminance unevenness, the case where the luminance unevenness could not be observed by visual observation was indicated as ◯, and the case where the luminance unevenness could be observed was indicated as ×.
In the range of the total light distribution g (θ), the lenses 1 and 2 having a substantially inversely proportional relationship in which the gradient density distribution D (ξ) decreases as the light distribution distribution g (θ) increases are described in the examples. Under the conditions shown, no luminance unevenness was observed. In addition, no luminance unevenness was observed under the same conditions for the lens 3 having a substantially inverse relationship.
On the other hand, when the light distribution distribution g (θ) is less than a certain value, for the lenses 4 and 5 that are not substantially inversely proportional, if the pitch of the optical structure 15 is set large, the concealability is insufficient and luminance unevenness is observed. It was done. On the other hand, with respect to the lens 6 in which the gradient density distribution D (ξ) and the light distribution distribution g (θ) do not have a substantially inverse relationship, luminance unevenness was observed even if the pitch of the optical structure 15 was made fine.

また、表2において、レンズ1、2、3の隠蔽レンズシート10の場合は光学構造物15の配列ピッチに関わらず最大値と最小値の差は平均値以下であった。そのため、疑似光源15′を隠蔽できる。一方、レンズ4,5,6の隠蔽レンズシート10の場合は概ね平均値を超えており、疑似光源を隠蔽できない。   In Table 2, in the case of the concealment lens sheet 10 of lenses 1, 2, and 3, the difference between the maximum value and the minimum value was less than the average value regardless of the arrangement pitch of the optical structures 15. Therefore, the pseudo light source 15 'can be concealed. On the other hand, in the case of the concealment lens sheet 10 of the lenses 4, 5, 6, the average value is generally exceeded, and the pseudo light source cannot be concealed.

上述した試験結果から、隠蔽レンズシート10における第一の線状レンズ18の形状として、配光分布g(θ)の増大に応じて傾き密度分布D(ξ)が低下する特性を有すると共に、光学構造物15の配列ピッチが表1に示すように1.4〜3.6mmの範囲で変化しても光学構造物15の疑似光源15′を隠蔽できて輝度ムラを視認できない程度に低減できた。
そして、ある角度以上において、配光分布g(θ)の増大に応じて傾き密度分布D(ξ)が低下する特性を有する第一の線状レンズ18のレンズ形状においては、光学構造物15の配列ピッチが小さい場合、輝度ムラを視認できない程度に低減できた。
From the test results described above, the shape of the first linear lens 18 in the concealment lens sheet 10 has a characteristic that the gradient density distribution D (ξ) decreases as the light distribution distribution g (θ) increases, and the optical As shown in Table 1, even if the arrangement pitch of the structures 15 is changed in the range of 1.4 to 3.6 mm, the pseudo light source 15 ′ of the optical structure 15 can be concealed, and the luminance unevenness can be reduced to an invisible level. .
In the lens shape of the first linear lens 18 having a characteristic that the gradient density distribution D (ξ) decreases with an increase in the light distribution g (θ) at a certain angle or more, the optical structure 15 When the arrangement pitch was small, it was possible to reduce the luminance unevenness to such an extent that it could not be visually recognized.

1 表示装置
2 画像表示パネル
3 照明ユニット
8 光源
9 導光板
13 射出面
14 反射面
15 光学構造物
15 疑似光源
10 隠蔽レンズシート
17 基材
17a 入射面
18 第一の線状レンズ
18a 上枠線
19 接線
20 第二の線状レンズ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Display apparatus 2 Image display panel 3 Illumination unit 8 Light source 9 Light guide plate 13 Outgoing surface 14 Reflecting surface 15 Optical structure 15 Pseudo light source 10 Concealed lens sheet 17 Base material 17a Incident surface 18 First linear lens 18a Upper frame line 19 Tangent 20 Second linear lens

Claims (8)

光源と、
前記光源から射出される光を入射させて観察者側へ射出する第一の射出面と、前記第一の射出面に対向し前記入射光の少なくとも一部を反射させて前記第一の射出面へ導く光学構造物が配置された反射面とを有する導光体と、
前記導光体の射出面から射出する射出光を入射させる入射面と、前記入射面に対向し入射光を均一化して射出する第二の射出面とを有する隠蔽レンズシートと、を備えた照明ユニットであって、
前記隠蔽レンズシートは、光透過性の基材と、前記基材の前記第二の射出面側に少なくとも一方向に配列された断面略凸曲線状をなす複数の第一の線状レンズとを有し、
前記第一の線状レンズの前記基材と接する点から前記第一の線状レンズの配列方向に対する変位をx、前記基材の前記入射面に垂直な方向と前記基材への入射光の方向とのなす角をθ、前記第一の線状レンズの屈折率をnとし、前記第一の線状レンズの延在方向に垂直な面で切った断面の輪郭をなす上枠線をf(x)、前記上枠線f(x)の接線の傾き角をφ(x)、前記導光体からの射出光の前記第一の線状レンズの配列方向に対する配光分布をg(θ)としたとき、
Figure 2012079460
で表される(1)式の角度ξを用いて、
Figure 2012079460
で表される(2)式の傾き密度分布D(ξ)と、前記配光分布g(θ)との間に、負の相関があることを特徴とした照明ユニット。
A light source;
A first emission surface that emits light emitted from the light source and emits the light toward an observer; and the first emission surface that faces the first emission surface and reflects at least part of the incident light. A light guide having a reflective surface on which an optical structure leading to
Illumination comprising: a concealing lens sheet having an incident surface on which incident light that exits from an exit surface of the light guide is incident; and a second exit surface that is opposed to the incident surface and emits the incident light after being uniformed A unit,
The concealing lens sheet includes a light-transmitting base material and a plurality of first linear lenses having a substantially convex curved section arranged in at least one direction on the second exit surface side of the base material. Have
The displacement of the first linear lens with respect to the arrangement direction of the first linear lens from the point of contact with the substrate is x, the direction perpendicular to the incident surface of the substrate and the incident light on the substrate An angle formed with the direction is θ, a refractive index of the first linear lens is n, and an upper frame line that forms an outline of a cross section taken along a plane perpendicular to the extending direction of the first linear lens is f. (X), the inclination angle of the tangent to the upper frame line f (x) is φ (x), and the light distribution of the light emitted from the light guide with respect to the arrangement direction of the first linear lenses is g (θ )
Figure 2012079460
Using the angle ξ in the equation (1) expressed by
Figure 2012079460
An illumination unit characterized in that there is a negative correlation between the gradient density distribution D (ξ) of the equation (2) expressed by the above and the light distribution g (θ).
前記導光体の反射面には入射光を反射させる複数の前記光学構造物が規則的に配列されており、前記第一の線状レンズの配列方向に対する前記光学構造物のピッチをp、前記導光板の厚みをd、前記導光板の屈折率をmとしたとき、
Figure 2012079460
で表される(3)式の角度ψを用いて、
前記角度θが0<θ<ψを満たす範囲において、前記傾き密度分布D(ξ)と前記配光分布g(θ)が略反比例の関係があることを特徴とする請求項1に記載された照明ユニット。
A plurality of the optical structures that reflect incident light are regularly arranged on the reflection surface of the light guide, and the pitch of the optical structures with respect to the arrangement direction of the first linear lenses is p, When the thickness of the light guide plate is d and the refractive index of the light guide plate is m,
Figure 2012079460
Using the angle ψ in equation (3) expressed by
2. The gradient density distribution D (ξ) and the light distribution g (θ) have a substantially inversely proportional relationship in a range where the angle θ satisfies 0 <θ <ψ. Lighting unit.
前記傾き密度分布D(ξ)と前記配光分布g(θ)と前記角度θに関し、
D(ξ)×g(θ)×cosθの最大値と最小値の差がその平均値以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載された照明ユニット。
Regarding the gradient density distribution D (ξ), the light distribution g (θ), and the angle θ,
3. The lighting unit according to claim 1, wherein a difference between a maximum value and a minimum value of D (ξ) × g (θ) × cos θ is equal to or less than an average value thereof.
任意の前記光学構造物から、当該光学構造物に二番目に近接する他の光学構造物である第二近接光学構造物へ向かう方向と、前記第一の線状レンズの配列方向とが略同一であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載された照明ユニット。   The direction from the arbitrary optical structure toward the second proximity optical structure, which is another optical structure that is second closest to the optical structure, and the arrangement direction of the first linear lenses are substantially the same. The lighting unit according to claim 1, wherein the lighting unit is a lighting unit. 前記隠蔽レンズシートの前記入射面側に、前記第一の線状レンズの配列方向とは略直交する方向に配列された複数の第二の線状レンズを有していることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載された照明ユニット。   The plurality of second linear lenses arranged in a direction substantially orthogonal to the arrangement direction of the first linear lenses are provided on the incident surface side of the concealing lens sheet. Item 5. The lighting unit according to any one of Items 1 to 4. 前記導光体の前記隠蔽レンズシートとは反対側に、前記導光体の反射面側から射出する光を反射して再度前記導光体へ導く反射シートをさらに備えることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載された照明ユニット。   The light guide is further provided with a reflection sheet that reflects light emitted from the reflection surface side of the light guide and guides it again to the light guide on a side opposite to the concealment lens sheet of the light guide. The lighting unit described in any one of 1 to 5. 請求項1乃至6の何れか1項に記載された照明ユニットと、
表示画像を規定する画像表示素子と、
を有することを特徴とする表示装置。
The lighting unit according to any one of claims 1 to 6,
An image display element for defining a display image;
A display device comprising:
前記画像表示素子が、画素単位での透過/遮光により画像を表示することを特徴とする請求項7に記載された表示装置。   The display device according to claim 7, wherein the image display element displays an image by transmission / shielding in pixel units.
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